便携式生物气溶胶监测报警设备的制作方法

1.本实用新型涉及监测设备领域，特别是指一种便携式生物气溶胶监测报警设备。


背景技术：

2.细菌(如鼠疫)、孢子(如炭疽杆菌)、病毒(如天花)、毒素(如荨麻毒素)等有害生物气溶胶，是当代全世界人民共同的威胁，对人们的身体健康会造成很大伤害。自2001年美国受到炭疽攻击以来，各国越来越重视对生物恐怖袭击的防护，另外，随着环境的恶化，各种新发传染病和外来传染病的出现频率越来越高，公共突发事件随时都有可能发生，而生物治病物质通过空气传播范围大、危害大，给社会安定和人民健康带来了极大威胁。对于生物安全的监测/检测势在必行。
3.现有的生物气溶胶粒子监测/检测设备单个使用功能相对比较单一，不能同时具备监测预警和检验报警的功能。现有的生物气溶胶粒子监测设备只能定性地判定生物粒子超标或异常波动，而不能准确判定生物粒子的性质；只能被动依靠实验人员主动采集生物气溶胶中样本粒子，使用多种试剂才能排除/确定其中粒子成分，有可能错过最佳的防御时机，也会造成大量试剂的浪费，而且浪费大量人力，检测设备可准确对生物气溶胶样品进行定性检测，但不能实现实时、在线检测，只适合于在实验室中进行离线检测，对于环境气溶胶连续检测的应用受到极大的限制。此外，现有的由监测设备、检测设备以及采样设备等配套组成的生物气溶胶粒子监测/检测系统，可以实现对环境气溶胶实时、在线、连续监测/检测，可在第一时间得到检测结果，极大的提高了对人民安全的防护和对社会的稳定，但由于这种监测/检测系统体积大、重量大，只能进行定点监测/检测，移动使用时存在极大的困难，而随着中国经济的发展，国际影响力的提高，各种大型会议、展览和活动的举办越来越多，而这些活动一般都是短期的，这就需要进行移动使用，同时监测设备和检测设备需要分别配备气溶胶进样装置，这不但增加了体积、重量，而且也使得系统制造成本昂贵。


技术实现要素：

4.本实用新型提出一种便携式生物气溶胶监测报警设备，能够解决了现有的生物气溶胶监测仪设备报警灵敏度低、体积大、难以小型化的问题。
5.本实用新型的技术方案是这样实现的：一种便携式生物气溶胶监测报警设备，包括壳体、进气口、出气口、气泵以及电路检测系统；所述电路检测系统包括主控电路单元、激光检测单元、气路系统、报警显示单元以及上位机，还包括为主控电路单元供电的电源系统；所述进气口、气泵、激光检测单元及出气口依次连接，进气口和出气口设置在壳体外壁上，气泵和激光检测单元设置在壳体内。
6.作为优选，所述主控电路单元分别与激光检测单元、气路系统、报警显示单元以及上位机连接，且气路系统与激光检测单元之间连接。
7.作为优选，所述激光检测单元包括激光模块、凹面镜、气室模快、黑体、散射光模块和荧光生物模块。
8.作为优选，所述进气口和出气口分别设置在壳体的首尾两端，进气口和出气口上均设有防尘帽。
9.作为优选，所述壳体包括上壳体和下壳体，上壳体和下壳体之间可拆卸连接，进气口在下壳体的前端，出气口设置在上壳体的后端。
10.作为优选，所述电源系统包括电池组系统和交直流供电系统，所述电池组系统设置在下壳体的靠后部位置。
11.作为优选，所述报警显示单元包括指示灯、蜂鸣器和电源按键。
12.与现有技术相比，本实用新型的优点在于：其小巧轻便，易于携带，便于操作，具有声光报警功能，内置可充电电池，具有自检和自动更新本底功能，用于监测环境中的有害微生物，当生物气溶胶浓度超过监测下限时发出声光报警。其可通过数据接口与外部通信。
附图说明
13.图1为本实用新型的主视剖面图；
14.图2为本实用新型的俯视图；
15.图3为本实用新型的系统框图；
16.图4为本实用新型的工作流程图；
17.图5为本实用新型的光路原理图；
18.图6为本实用新型的电源系统示意图；
19.图7为本实用新型的控制单元系统原理图。
20.图中：1、进气口；2、信号处理系统；3、激光检测单元；4、气泵；5、上壳体；6、下壳体；7、电池组；8、出气口；9、指示灯；10、蜂鸣器；11、电源按键。
具体实施方式
21.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
22.实施例：参见图1、图2、图3、图4、图5、图6和图7，
23.如图1、2所示，便携式生物气溶胶监测报警设备在结构上主要由光学传感器、气路系统、电源系统、机壳体组成。光学传感器由激光发生器、光电倍增管、气室等组成，同时有加热、散热、减震装置。气路系统主要由进出气口8、抽气泵4、硅橡胶气管等组成。电源系统主要由供电控制模块、锂电池组7等组成。机壳体主要由上下壳体6、电池仓盖、按键、蜂鸣器10、指示灯9、电源接口、数据接口等组成。
24.光学传感器整体安装在一个基板上，基板与主壳体通过聚氨酯减震垫和螺钉相连接。在激光发生器的下面安装有散热风扇，光电倍增管旁安装有加热片。
25.整个机壳用工程塑料制作，内层涂覆有金属漆，起到抗电磁的效果，重量较轻。在上下壳体6以及壳体与电池仓盖之间设计有防水密封结构，装有导电橡胶条。按键、蜂鸣器10、指示灯9、电源接口采用穿墙式器件安装，数据接口采用法兰式连接器。供电电池由多只18650锂电池组7成，并带有电池管理电路，整体置放于设备的电池仓内。
26.图1为便携式生物气溶胶监测报警设备的剖面图。如图1所示，便携式生物气溶胶监测报警设备内部包括:进气口1、信号处理系统2、激光检测单元3、气泵4、上壳体5、下壳体6、电池组7出气口8。所述进气口1和出气口8均含防尘帽，信号处理系统2为信号处理电路板和主控单元电路板，激光检测单元3为气路和光学传感器；所述气泵4为4.2l/min泵；所述上壳体5为塑料部件；所述下壳体6为塑料部件；所述电池组7为18650电池组7，其为可更换式充电电池组7。
27.图2为便携式生物气溶胶监测报警设备的立体图。如图2所示，便携式生物气溶胶监测报警设备外部包括:指示灯9、蜂鸣器10、电源按键11。所述指示灯9包含绿色正常指示灯9、黄色警告指示灯9、红色报警指示灯9。
28.如图5所示，照明光路中的激发光持续照射穿过的粒子，被测粒子会发出弹性散射光信号，如果是生物粒子则同时还会发出荧光，散射光和荧光被分离后分别聚焦到散射光探测器和荧光探测器并被转换为电信号。电信号依次经过ad转换模块和fpga处理器后传送到控制，上位机根据弹性散射光信号的强度判断被测粒子的粒径大小，根据荧光信号强度判断被测粒子的生物属性。
29.便携式生物气溶胶监测报警设备的电源系统由可充电电池组7和ac/dc供电单元组成。电池组7由保护板和电芯组成，保护管理板均衡锂电池组7让锂电池组7有更长的使用寿命，且具有过充、过放、过热、短路保护等功能。电芯由单只18650电池组7成。电池组7标称电压为14.4v，能满足设备连续不间断工作24小时，可单独取出进行存放和充放电。
30.如图6所示，设备也可用直流线缆通过直流24v供电，或用电源适配器和直流线缆通过交流220v供电。交流输入电压ac 220v
±
20％，通过电源适配器进行ac/dc转换，转换输出直流24v；电源适配器具有过热、过流、过压和输出短路保护功能。直流输入电压12v～30v，直流线缆选用型谱规定的jx
‑
dc
‑
xl线缆，可直接连接设备上的直流插座供电。
31.便携式生物气溶胶监测报警设备对环境中有害微生物气溶胶的浓度进行监测，当生物气溶胶浓度超过预设值时，发出声光报警。生物气溶胶本底基线可随环境本底变化而自动调节。自带可更换存储介质，可实现三年以上数据存储量。
32.该生物气溶胶监测报警设备在主控电路单元的控制下，驱动气泵4抽气工作。含有有害微生物的气溶胶通过特定气路控制检测；紫外光诱导荧光检测单元在紫外光激发下检测采集气室粒子的本征荧光强度，以实现对生物粒子与非生物粒子的分类。光路中的激发光持续照射穿过的粒子，被测粒子会发出弹性散射光信号，如果是生物粒子则同时还会发出荧光，散射光和荧光被分离后分别聚焦到散射光探测器和荧光探测器并被转换为电信号，电信号经过mcu单片机算法处理显示监测的粒子粒径范围和生物粒子浓度。经过处理后得到的生物粒子浓度数达到设定的阈值后发出声光报警信息。设备通过与上位机软件通信实现数据交换和参数设置，进行不同档位粒子比较值设置、报警阈值设置、报警音量设置、运行周期设置、存储数据查询、气路压力故障检测等。
33.便携式生物气溶胶监测报警设备能监测环境中的细菌(如鼠疫)、孢子(如炭疽杆菌)、病毒(如天花)、毒素(如荨麻毒素)等多种有害生物气溶胶的浓度，当生物气溶胶浓度超过预设值时，设备会发出声光报警。气溶胶本底基线可随自然本底变化而自动调节。有较强的抗废气、烟气干扰性。便携式生物气溶胶监测报警设备可独立运行单元进行点检测，也可形成复杂传感器网络，作为系统整体安全态势感知网络的一部分进行工作。具备远程通
讯功能，可以进行远程报警。配备专业生物报警软件，与电脑连接情况下可完成报警灵敏度调节、报警音量设定、三台以上组网等功能。可自带可更换存储介质，实现三年以上的数据存储量。同时可外接生物气溶胶采样器，报警后可自动触发生物气溶胶采样器采样。采用内置可更换充电电池供电，也可适配220v/50hz交流电或外接12v或24v直流电源。外观轻便小巧，可单手携行、手持操作；一键式操作，适应突发紧急或夜间使用。适应铁路、水路、公路、空运等运输方式。
34.本实用新型涉及一种便携式生物气溶胶监测报警设备，其小巧轻便，易于携带，便于操作，具有声光报警功能，内置可充电电池，具有自检和自动更新本底功能，用于监测环境中的有害微生物，当生物气溶胶浓度超过监测下限时发出声光报警。其可通过数据接口与外部通信。
35.本实用新型的一种便携式生物气溶胶监测报警设备主要解决了现有的生物气溶胶监测仪设备报警灵敏度低、体积大、难以小型化的问题；解决了生物气溶胶监测仪在空气中易发生误报、抗干扰性差的问题；解决了生物气溶胶监测设备的环境适应性差的问题。
36.便携式生物气溶胶监测报警设备具有声光报警功能。开机即进行自检和本底自我更新，能通过内置的sd卡存储监测数据，通过连接上位机设置参数和查询数据；
37.设备小巧轻便，可单用携行、手持操作；一键式操作，适应突发紧急或夜间使用，便于操作；外形尺寸：440mm
×
161mm
×
155mm；整体重量≤5kg；外壳体上装有电源按键11、指示灯9、蜂鸣器10、进出气口8等；
38.抗干扰：可抗烟雾、砂尘、柴油废气、柴油燃烧等干扰不误报；设备抗电磁、防淋雨；
39.自身噪声本底记录：对设备自身噪声本底变化实时记录和存储，外接电脑情况下用户可实现可视操作；
40.工作时间：采用内置可更换充电电池供电，内置电池一次充满电不更换电池条件下不间断连续运行时间≥24h。
41.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。